科技杂志要览

封面故事: 蜘蛛丝的非线性应力反应

蜘蛛丝是自然界的“超级材料”之一，其引人注目的机械性能包括高延展性和可以与钢相比的高强度。但Markus Buehler及其同事发现，使得蜘蛛丝适于构建蜘蛛网的并不仅仅是这些优点。蜘蛛丝的非线性应力反应（在低应力时是线性的，在应力增加时会突然变软，然后在断裂前又变硬）也是关键的。这种行为使得蜘蛛网在受到较小的、分散的负荷（如风所施加的负荷）时能够保持其形状。但在强局部变形过程中（如下落的碎片所造成的变形），蜘蛛丝的几何重排和非线性应力反应会综合发挥作用，来限制撞击点附近区域所受到的损坏，从而使蜘蛛网仍能发挥功能。

封面故事: 人类癌细胞系的定性研究

癌细胞系被普遍用作潜伏期（临床前期）模型，来获得有关患病机制和治疗方法的信息。本期Nature上两篇文论介绍了对人类癌细胞系所做的大规模基因和药理定性工作。两个研究小组中的每个小组利用不同平台和分析方法定性了数百个细胞系。他们的结果是互补性的，证实了很多人类细胞系能够捕捉到它们各自癌症的基因组多样性。他们最初获得的发现包括，识别出了有关药物敏感性和抗药性的几个潜在标记。例如，Garnett等人报告了在EWS!F LI1基因转位（常见于Ewing’s肉瘤）和对PARP抑制因子（它们是目前用于其他癌症类型的临床试验的一类药物）的敏感性之间所存在的一种联系。Barretina等人报告了在SLFN11表达与对局部异构酶抑制因子的敏感性之间所存在的一种联系。本期封面所示为正在分裂的纤维肉瘤细胞。

封面故事: “狄拉克点”的奥秘

某些固体的电子结构使它们表现出“狄拉克点”，这些点处在凝聚态物理学中很多有趣现象的核心。例如，在石墨烯中，它们使电子的行为就像“狄拉克费米子”一样，能够以光速运动。本期Nature杂志介绍了控制“狄拉克费米子”性质的两种非常不同的方法。在传统固体中，材料的电子结构是无法改变的，所以难以看到“狄拉克费米子”的性质是怎样被控制的。为了避免这种局限性，Tarruell等人在一个可调节的蜂巢式光晶格中创建了一个由超冷量子气体组成的可调系统。这个模型所模拟的是凝聚态物理学，其中原子扮演电子的角色。“狄拉克点”可被移动和合并，以研究拓扑绝缘体和石墨烯等奇异材料的物理学问题。本期封面所示为人造石墨烯的带状结构，其中的交叉点在两个“狄拉克点”上。

戚仕硕 马海霞

二阶及2n阶周期边值问题的多个正解

Multiple positive solutions of second-order and 2nth-order periodic boundary value problems

郑州大学数学系,河南郑州,450100

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adxbna@ahu.edu.cn

陈桂葵 骆世明杜宁宁 贺鸿志陈 健 黄秀飞黎华寿

高氯酸盐对水稻生理生态的影响及其在稻田系统中的分布规律

Effect of Perchlorate on Rice Eco-physiological Characteristics and It's Distribution in the Paddy Field System

摘 要

本文通过盆栽试验在水稻整个生育期每周两次定量灌溉含有高氯酸盐的水,研究了3种浓度的高氯酸盐对水稻生长、生理指标的影响以及高氯酸盐在水稻-土壤系统中的分布规律.结果表明,持续分次加入0.1 mg·L-1和50 mg·L-1浓度的高氯酸盐对水稻的株高和分蘖数没有不利的影响.0.1 mg·L-1浓度处理组的SOD、POD酶活性与对照组相比无显著性差异,而50 mg·L-1浓度处理组的SOD、POD酶活性明显高于对照组和0.1 mg ·L-1浓度处理组；0.1 mg·L-1浓度处理组的CAT酶活性与对照组相比也无显著差异,而50 mg·L-1浓度处理组的CAT酶活性明显低于对照组和0.1 mg·L-1浓度处理组；MDA含量随着污染物处理浓度的增加先上升后下降,两种浓度的高氯酸盐处理组与对照组相比都有显著性差异；高氯酸盐对水稻合成蛋白质有显著的促进作用,对水稻叶绿素含量的影响不显著.水稻叶片是高氯酸盐积累的主要器官,其C lO4-含量明显高于根、茎和谷,而且随着环境中高氯酸盐浓度的增加,水稻吸收并进入各部位的量也增加.水稻的根、茎、叶和谷中都不同程度地检测出ClO4-及其中间代谢产物ClO3-的存在,但土壤中则未检测出ClO4-和ClO3-,说明加入的ClO4-很少被土壤吸附并能很快被植物吸收或微生物降解.本实验中水稻各部位所含的氯酸盐都很少甚至未检出,说明中间代谢产物氯酸盐在水稻中相对容易被分解代谢.水稻品种不同,吸收积累高氯酸盐的量也存在差异,其中桂农占的籽粒积累高氯酸盐的量比其他品种多.

作者单位

华南农业大学农学院,广州,510642

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caep@vip.163.com

乔殿新[1]朱 乔[2]

浅析新水土保持法中的政府职责

摘 要

新水土保持法对政府职责进一步予以了强化,明确了各级政府的职能.从中央人民政府、地方各级人民政府、省级人民政府、县级以上地方人民政府、县级人民政府等7个层面,对不同层次政府的水土保持职责进行了汇总和分析.

作者单位

1. 水利部水土保持司,北京,100053

2. 青岛科技大学传播与动漫学院,山东青岛,266061

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swcc2000@sina.com

陈 磊[1]王盛锋[1]刘自飞[2]刘荣乐[3]汪 洪[1]

低磷条件下植物根系形态反应及其调控机制

Morphological and physiological responses of plant root growth to low phosphorus stress

摘 要

磷是植物必需营养元素之一,土壤中磷有效性低,限制作物生长发育.磷肥施用量逐年增加,但是磷矿资源面临耗竭.植物根系形态变化对于植物适应低磷胁迫,提高植物对土壤磷的吸收利用具有重要意义.本文从植物根系构型、根冠比、初生根、根毛、侧根等方面综述了植物适应低磷胁迫的根系形态变化特征.低磷条件下,植物根系构型发生改变,普遍抑制主根生长,刺激侧根发育起始与伸长,诱导根毛形成.同时,分析了转录因子、植物激素、蔗糖以及关键基因等对低磷条件下植物根系生长发育的生理与分子调控机制,低磷胁迫下转录因子ZAT6和MYB62参与调控初生根生长,BHLH32和PHR调控根毛形成发育,WRKY75对侧根发育有抑制作用.研究表明,在低磷条件下,赤霉素、细胞分裂素、生长素和乙烯对初生根发育起着调控作用,而根毛的生长发育与赤霉素、生长素和乙烯有关,侧根发育过程中生长素作用明显.一些基因如L PR1、LPR2、LPR3以及PDR2参与调控低磷胁迫下植物初生根的发育.低磷胁迫下光合产物蔗糖对植物根毛和侧根发育有影响.

作者单位

1. 农业部作物营养与施肥重点实验室,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京100081

2. 农业部作物营养与施肥重点实验室,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京100081;中国农业科学院研究生院,北京100081

3. 中国农业科学院研究生院,北京,100081

杂志联系方式trfl@caas.ac.cn

林文雄[1]李 忠[2]陈 军[2]张志兴[1]陈 婷[1]

水稻籽粒灌浆的发育遗传与分子生态特性研究

Developmental genetic and molecular ecological properties of rice (Oryza sativa L.) grain filling

摘 要

本文从发育遗传生理和分子生态学角度,综述了近年来国内外研究水稻籽粒灌浆的现状与存在的问题.提出了水稻籽粒发育与物质充实涉及信号传递与多基因调控及其与环境互作的分子生态学过程.强、弱势粒由于基因时空表达模式和功能蛋白作用方式的不同,导致不同粒位胚乳细胞发育程序、籽粒灌浆速率和干物质重的明显差异.已有研究结果表明,强势粒发育灌浆早、充实快,具有明显的遗传稳定性;而弱势粒发育灌浆起步晚,充实度较差,易受环境调控.通过分子遗传改良和分子生态调节是改善弱势粒胚乳细胞健康顺利发育,实时启动灌浆充实,提高结实率和千粒重,最终实现高产的两条有效途径,已成为世界各国优先研究的领域.本文认为籽粒灌浆为何存在一个滞育期( stagnant phase),强弱势粒在这一发育阶段基因表达和功能作用为何存在差异是值得深入研究和回答的科学问题.

作者单位

1. 福建农林大学农业生态研究所福州 350002;福建农林大学作物生理与分子生态重点实验室 福州 350002

2. 福建农林大学农业生态研究所福州 350002

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editor@sjziam.ac.cn

杨奇勇 杨劲松李晓明

不同阈值下土壤盐分的空间变异特征研究

SPATIAL VARIABILITY OF SOIL SALINITY RESEARCH UNDER DIFFERENT THRESHOLDS

摘 要

指示克里格法( Indicator Kriging,IK)应用的关键是阈值的合理选择.本文以黄淮海平原盐渍土改良区典型县域禹城市为研究区域,在1.0 gkg-1、2.0 g·kg-1、3.0 g·kg-1等3个盐分阈值下,对0 ～20 cm 耕地土壤盐分的变异函数、预测概率、预测概率空间分布的变化规律进行了研究.结果表明,(1)不同阈值下土壤盐分含量均具有中等强度的自相关性,随着阈值的减小,土壤盐分的空间结构性增强,变异函数的模型精度增大,因此从指示变异函数模型精度考虑,1.0 g·kg-1盐分含量为研究区域盐渍化风险评价的最佳阈值；(2)土壤盐分的预测概率最大值和预测概率均值随盐分阈值的减小而增大,可为不同土壤盐渍化风险评价目标下的阈值选择提供参考；(3)不同阈值下土壤盐分的概率预测分布存在空间上的规律性与相似性,高概率区域主要集中在研究区域的西部,低概率区域主要集中在研究区域的东部.研究区域土壤盐分含量的概率分布与地形地貌特征和河流的分布状况有着密切的关系.

作者单位

土壤与农业可持续发展重点实验室(中国科学院南京土壤研究所),南京,210008

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actapedo@issas.ac.cn

谢立勇[1]叶丹丹[2]张 贺[2]郭李萍[3]

旱地土壤温室气体排放影响因子及减排增汇措施分析

Review of Influence Factors on Greenhouse Gases Emission from Upland Soils and Relevant Adjustment Practices

摘 要

农田既是主要的温室气体排放源之一,也是潜在的碳汇.本文分析了影响农田土壤特别是旱地农田土壤中二氧化碳和氧化亚氮排放的主要影响因子,包括土壤温度、土壤水分、土壤特性以及施肥与耕作等人为因素；提出了施用有机肥、合理施用氮肥、保护性耕作、秸秆还田、使用抑制剂等农业土壤减排增汇的主要措施,并对其操作和实施的可行性进行了剖析.

作者单位

1. 沈阳农业大学农学院,沈阳,110866

2. 沈阳农业大学农学院,沈阳 110866;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部农业环境与气候变化重点开放实验室,北京 100081

3. 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部农业环境与气候变化重点开放实验室,北京,100081

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Leishl@ieda.org.cn

刘革非[1]于澎涛[1]王彦辉[1]屠新武[2]熊 伟[1]徐丽宏[1]

黄土高原泾河流域1960-2000年的年输沙量时空变化

Spatial-temporal variation of annual sediment yield during 1960-2000 in the Jinghe Basin of Loess Plateau in China

摘 要

为制订合理有效的水土流失治理政策,需定量了解流域的泥沙输移总量及其时空变化.以黄土高原多泥沙的典型流域泾河为例,按有连续水文观测数据的11个水文站的控制范围,把流域划分为11个河段,统计分析1960-2000年间的年均输沙量和输沙模数在不同年代的变化和空间上的差异.结果表明:1)20世纪60年代泾河流域年均输沙量为3.024 9亿t/a,年均输沙模数为6 672t/(km2!a)；输沙等级为强度,但空间分布不均匀,其中输沙等级为极强度和强度的河段面积占流域面积的72.6%,其年均输沙量占流域总量的86.0%；输沙等级为中度和轻度的河段面积占流域面积的27.4%,其年均输沙量占流域的14.0%.2)20世纪70年代以来,泾河流域年均输沙量开始减少,90年代已减至2.6578 亿t/a,较60年代下降了12.1%,减沙主要发生在输沙等级为极强度的河段,其减沙量占流域总减沙量的93.5%,尤其以降水较高、植被较好的西部地区为主要贡献区,而其他输沙等级河段的年输沙量基本保持不变.因此,在侵蚀性暴雨增加的气候变化背景下,植被稀疏、抵抗暴雨侵蚀能力差的半干旱地区应列为水土保持重点地区.

作者单位

1. 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所,100091,北京

2. 水利部黄河水利委员会三门峡库区水文水资源局,472000,河南三门峡

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sbxh035@263.net

邬亚文 夏小东职桂叶 葛 磊何建妹 鄂志国李 建 王 磊

基于文献的国内外水稻研究发展态势分析

Status and Trends of Rice Science Based on Bibliometrics

摘 要

[目的]利用文献数据库,客观地分析国内外水稻的发展动态,为国内外水稻科研工作者和决策者提供参考,促进水稻科研工作的可持续发展,保障粮食安全.[方法]基于Scopus数据库,采用文献计量学方法,对全球及中国、美国、英国、日本和印度发表于1998-2009年的水稻文献的数量和质量进行分析,并分析了此期间水稻文献发文量居世界前20名中国前10名的核心作者、科研机构及文献累计引用篇次居前的文献.[结果]检索到全球100多个国家在1998-2009年间发表的水稻文献42 307篇,及每篇文献的被引频次,每个国家、机构或作者的H指数.[结论]全球水稻研究论文的产出量呈逐年上升趋势,水稻论文占全球总发文量的比例也呈上升趋势,尤以中国的水稻发文量增加最为明显.水稻文献的质量在统计的5个国家中,以英美最好,日本略高于世界平均水平,中国和印度低于世界平均水平.日本、中国和美国的高产活跃作者最多；国际水稻研究所、中国的浙江大学、日本的农业生物资源研究所和美国的康奈尔大学等机构的水稻研究论文影响力较大；水稻研究的热点是分子生物学.

作者单位

中国水稻研究所科技信息中心,杭州,310006

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zgnykx@mail.caas.net.cn

张新焕[1]王昌燕[2]

塔里木河流域植棉业时空演化及优化发展研究

Spatial-temporal evolution and optimum development of cotton industry in Tarim Basin

摘 要

基于1949-2007年塔里木河流域棉花发展统计数据计算发展度指数,分析了该地棉花发展历程及空间格局演化,对棉田扩张产生的问题提出了优化发展建议.研究结果表明:1)塔里木河流域建国以来植棉业历经缓慢发展期、快速发展期和控制发展期3个阶段,植棉历程与全国变化趋近但也具有自身的特点;2)植棉业发展进程中,主产棉区呈现西退、东扩、北进的趋势,各植棉县、市植棉空间扩张显著; 3)针对植棉业时空演化过程中产生的水资源压力加大、棉田生态环境恶化、市场应对能力较弱等问题,提出优化布局、适度规模、节水灌溉、生态型耕作和健全服务体系等优化发展建议.

作者单位

1. 中国科学院新疆生态与地理研究所,乌鲁木齐,830011

2. 新疆财经大学旅游学院,乌鲁木齐,830012

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010-62732619

应用Leggett-Williams不动点定理及其推论研究二阶微分方程周边值问题,并在较有关文献更弱的条件下分别证明了其至少有三个或至少有两个正解的存在性结果.使用相同的理论方法讨论了一类2n阶微分方程周期边值问题,同样获得了其至少有三个或至少有两个正解的存在性定理.论文所得结论在一定程度上推广和改进了所引用相关文献中的一些结果.